成年人大脑仍在不断形成新神经元

  成年人大脑会产生新的神经元吗?这一被称为“神经发生”的过程已在成年啮齿动物中得到证实,但在人类身上一直缺乏确凿证据。7 月 3 日发表于 Science 的一项研究在成年人脑组织中识别出具有神经祖细胞遗传特征的细胞,表明在人类大脑的“记忆中心”——海马中,神经元生成过程会一直持续到晚年。这项成果为长期备受争议的人脑可塑性问题给出了关键答案。

  海马是大脑中一个对学习、记忆和情绪调节至关重要的区域。20 世纪初,“神经元之父”Santiago Ramón y Cajal 提出,人出生后脑细胞便“固定不变”。尽管后来人们了解到大脑在出生后仍会成长,神经发生依旧被视为儿童时期的专利。

  然而自 1990 年代起,挑战这一假说的证据陆续出现:一些研究在成年灵长类和已故癌症患者的大脑中检测到了活跃分裂的神经细胞。2013 年,瑞典卡罗林斯卡医学院的神经科学家 Jonas Frisén等人发表研究,通过测定脑组织 DNA 中的碳-14 水平来推断细胞的形成时间,据此估计成年人海马每天新增约 700 个神经元。但部分学者仍对此持保留意见。2022 年,另一研究团队在成人海马中识别出未成熟神经元,不过仍未能找到其前体细胞——神经祖细胞。

  在新研究中,Frisén等人弥合了这一缺口。他们首先用机器学习识别成年啮齿动物大脑中年轻神经元的基因活性特征,对单个细胞的 RNA 进行测序并通过 mRNA 来分析基因表达情况,随后在成年人类组织的单细胞 RNA 测序数据中搜寻相似模式。团队设计了一种分选策略,将候选细胞的遗传特征与成年啮齿动物、人类婴儿海马细胞进行比对。最终在约 30 万个人体海马神经元中(供体年龄从青少年到七十多岁不等),算法识别出 354 个神经祖细胞,新形成的神经元集中在海马齿状回区域。

  研究人员指出,不同成年人的大脑中祖细胞数量差异悬殊,这表明成年神经发生可能受多种环境和生物因素影响。总体上,年轻大脑拥有更多的神经祖细胞。14 例成人脑组织中,有 5 例未检测到任何神经祖细胞。作者也承认,目前仍不清楚这些细胞是在成年后产生,还是自幼就存在、只是成熟缓慢。

  匹兹堡大学的神经科学家 Shawn Sorrells 认为,新研究的方法“在很大程度上是间接的”,需要其他手段交叉验证。德累斯顿工业大学的 Gerd Kempermann 等人则认为,新研究提供的证据已足够强有力,足以终结关于成人神经发生的争论。“放眼现有所有证据,我们必须承认争论已经结束。” 

  相关论文:Identification of proliferating neural progenitors in the adult human hippocampus